日晷百问3：日晷以什么报时间？

我们居住的地球是太阳系中的一颗小行星。它一年绕太阳一周，这叫做公转。它还每天连续旋转，每周24小时旋转360度，也就是每小时15度。

地球像陀螺一样旋转，它围绕着一个真实但不可见的轴旋转，这个轴指向遥远的北极星(天文学家说，在过去的1000年里，地球粗略地把小熊座的阿尔法星作为北极星，它将在未来发生变化。在南半球，旋转轴指向南十字附近。轴穿过地球的中心，也穿过南极和北极。表示物体在地球表面位置的坐标“经度圆”穿过北极和南极；“纬度圈”垂直于旋转轴。最大的纬度圈是赤道圈，根据赤道圈，地球可以分为南北两半。中国、俄罗斯和英国在北半球，而澳大利亚、巴西和南非在南半球。

如果北半球被揭开，我们可以看到太阳在赤道平面的圆形“圆盘”上旋转轴的“极”上投下的阴影。影子每小时转15度。如果南半球被拿走得更远，只剩下一根柱子和一个盘子，这难道不是北京故宫太和殿前的日晷吗？

将磁盘边缘的某个位置作为时间的起点(如零点)。杆的阴影移动15度需要1个小时，阴影移动30度需要2个小时，依此类推。影子一周要移动360度，回到新的起点需要24小时。更准确地说，磁极的阴影移动1度需要4分钟。每次移动1’，时间就过去4秒，依此类推。

可以看出，要使日晷的阴影每小时旋转15度，唯一的要求就是将极点指向北极星。具体操作应在两点进行:磁极应朝向正北(注意:不是磁北)；电杆相对水平面的仰角应符合当地纬度。因此，在赤道地区，日晷板垂直安装，日晷针处于水平位置。在北极地区，表盘水平放置，表盘指针直接指向头顶。在其他区域，刻度盘是倾斜的，刻度盘指针是倾斜的。可以看出，世界上所有的日晷针彼此平行:它们一起指向北极星。

北极星应该离我们很远。上面的图片只能在右上角标出。因此，似乎只有北极的日晷针指向北极星。

看到这个，读者可能会问，地球表面的日晷能代表地球内部的旋转轴吗？它仍然离地球的旋转轴很远。它非常靠近北极地区，甚至比赤道地区短一个地球半径(约6400公里)。事实上，这个距离在太阳系中是可以忽略的。此外，地球上所有的物体都随着地球一起旋转，而“角速度”也没有什么不同。

这就是日晷如何显示地球每分钟的旋转时间。出于这个原因，在古代，印度人还建造了一个日晷，用来显示“秒”！-当然，那是另一个故事。